KCSJ07扇形板零件工艺及夹具设计钻端面φ22的孔.docx
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KCSJ07扇形板零件工艺及夹具设计钻端面φ22的孔
1前言
课程设计是完成教学计划中的重要环节,,它对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
本设计综合《机械制图》、《AutoCAD》、《机械制造基础》、《机械制造技术》、《计算机应用基础》等多门课程的学习内容,尤其是巩固了《机械制造技术》学习内容的综合应用。
本设计包括考虑企业生产现场,在工艺、夹具、数控编程等方面的计算、制图、运用设计资料、工艺资料,查阅有关标准、规范、手册,使用经验数据进行经验估算等方面的知识具备初步的能力。
同时通过课程设计,培养学生独立分析、解决问题和综合运用各学科知识的能力。
目录
目录.................................................................................................................................1
1前言............................................................................................................................1
2扇形板的分析............................................................................................................2
2.1扇形板的工艺分析............................................................................................2
3选择毛坯的制造方式,初确定毛坯形状...................................................................3
4工艺规程设计............................................................................................................3
4.1加工工艺过程.....................................................................................................3
4.2确定各表面加工方案.........................................................................................3
4.3确定定位基准....................................................................................................4
4.4工艺路线的拟定.................................................................................................5
4.5扇形板的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定...........................6
4.6确定切削用量、时间定额................................................................................6
5夹具设计....................................................................................................................14
5.1研究原始质料.................................................................................................14
5.2定位基准的选择.............................................................................................14
5.3钻削力及夹紧力的计算.................................................................................14
5.4误差分析与计算.............................................................................................15
5.5夹具设计及操作的简要说明.........................................................................16
6体会..........................................................................................................................18
7参考文献..................................................................................................................19
2扇形板的分析
2.1扇形板的工艺分析
扇形板是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔和表面的精度要求较高,上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求,精度要求较高,此外还有φ22孔要求加工,对精度要求也很高。
孔粗糙度要求都是6.1Ra,所以都要求精加工。
其小头孔与下平面有平行度的公差要求,和φ22孔有对称度公差要求,因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它们的加工是非常关键和重要的。
2.2扇形板的工艺要求
一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动
量最小。
而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。
设计者要考虑加工工艺问题。
工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。
图2.1扇形板的零件图
该零件需要切削加工的地方是孔加工φ22孔,孔的钻、扩、铰加工,并且进行倒角1x45°。
其表面粗糙度为Ra=1.6;扇形板毛坯的选择用铸造,因为生产率较高,所以可以免去每次造型。
单边余量一般在3.5-4mm,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。
上面主要是对扇形板零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计提供了必要的准备。
3选择毛坯的制造方式,初确定毛坯形状
根据生产纲领的要求,本零件是中批、大批大量生产,还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求,我们选择毛坯的制造方式为铸造。
锻造难
达到这样的形状要求,生产成本也较高。
铸造可以大批量生产,成本较低,能够造出这样零件形状复杂的铸件。
根据《机械制造工艺设计简明手册》(机械工业出版出版社、哈尔滨工业大学李益民主编)零件材料为HT200钢,采用金属型铸造,精度可达到3.2—10,因此毛坯的加工余量比较小。
4工艺规程设计
4.1加工工艺程
由以上分析可知,该扇形板零件的主要加工表面是平面、孔系。
一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。
因此,对于扇形板来说,加
工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。
由上面的一些技术条件分析得知:
扇形板的尺寸精度,形状精度以及位置关系精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。
4.2确定各表面加工方案
一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使加工的劳动量
最小。
设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。
对于我们设计扇形板的加工工艺来说,应选择能够满足平面孔系和轴向孔系加工精度要求的加工方法及设备。
除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。
在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。
由参考文献机械制造工艺机床夹具课程设计指导表2-5可以确定,φ22孔的表面粗糙度要求为1.6,则选择孔的加方案序为:
钻-扩-铰。
并且进行倒角1x45°。
4.3确定定位基准
选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。
粗基准选择应当满足以下要求:
(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
(2)选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
(3)应选择加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可以保证该面有足够的加工余量。
(4)应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。
(5)便于装夹原则。
(6)保证不加工表面位置准确原则。
(7)粗基准一般不得重复使用原则。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从扇形板零件图分析可知,主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。
故这里选用扇形板的下端面做为粗基准。
精基准选择的原则:
(1)基准重合原则。
即尽可能选择设计基准作为定位基准。
这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
(2)基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。
基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。
(3)互为基准的原则。
当两个表面位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时,可以互为基准反复加工。
(4)自为基准原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。
此外,还应选择工件上精度高,尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。
并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从扇形板零件图分析可知,它的上端面与φ22,适于作精基准使用。
但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够,如果使用典型的一面两销定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求,所以再在分度盘上加上一个定位销,这样零件的六个自由度就都限制好了。
综上所述,选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹方便。
4.4工艺路线的拟定
对于批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。
扇形板的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。
具体安排是先以孔和面定位粗加工扇形板上下
端面,再精加工上下端面。
后续工序安排都应当遵循粗精分开和先面后孔等原则。
加工工艺路线方案的比较在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。
但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟定以下加工工艺路线方案。
见下;
工艺路线方案:
工序1粗铣粗铣右端面,以左端面为基准
工序2粗铣粗铣左端面,以右端面为基准
工序3精铣精铣右端面,以左端面为基准
工序4精铣精铣左端面,以右端面为基准
工序5钻孔钻Ø22孔到工序尺寸
扩孔扩Ø22孔到工序尺寸
粗铰粗铰Ø22孔到工序尺寸
精绞精绞Ø22孔到工序尺寸
工序6车粗车扇面R48扇面到工序尺寸
工序7车精车扇面R48扇面到工序尺寸
工序8钻孔钻3-Ø8孔到工序尺寸
工序9铰铰3-Ø8孔到工序尺寸
工序8倒角对所加工的孔进行倒角,以左右端面为基准
工序9清洗表面
工序10剔除毛刺
工序11终检
4.5扇形板的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定
扇形板的毛坯采用的是HT200,生产类型为批量生产,采用铸造毛坯。
扇形板的偏差计算和上下端面加工余量的计算。
根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。
各工步余量如下:
粗铣:
由机械余量加工手册知,其单边余量值规定为1.5—2.0mm,现取1.5mm。
可知其粗铣时精度等级为IT12,粗铣平面时厚度偏差取-0.25mm精铣:
由机械余量加工手册知,其单边余量值规定为0.7mm。
铸造毛坯的基本尺寸为32mm,φ22孔的偏差及加工余量计算,该孔精度要求为IT7,由考参考文献1知确定工序尺寸及余量为:
扩:
φ21.8mm2Z=1.7mm
粗铰:
φ21.94mm2Z=0.20(Z为单边余量)
精铰:
φ22mm2Z=0.1mm(Z为单边余量)
锻件毛坯孔的基本尺寸为:
22-1.8-0.14-0.06=20mm
4.6确定切削用量、时间定额
工序1粗铣右端面
(1)确定切削用量
a.确定背吃刀量
粗铣时,为提高铣削效率,一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。
一个工作行程完成,所以粗铣底面A的加工余量为1.5mm,选择背吃刀量ap=1.5mm。
b.确定进给量
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择每齿进给量fz为0.05mm/z.
c.选取切削速度
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择切削速度Vc=70.2m/min
(2)确定铣刀的磨钝标准及耐用度
根据《机械加工工艺手册》表9.4-6,磨钝标准为0.5mm,由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。
(3)确定机床主轴转速n
n=1000v=1000×70.2=373.32r/min
πd3.14×60
(B)确定时间定额
f
b
一个工位基本时间T=l+l1+l2
Mz
其中l=70mm为切削加工长度;l1为刀具切入长度;l2为刀具切出长度;fMz为工作台水平进给量。
l=0.5(d−
d2−a2)+(1~3)=8.85mm
1e
其中d=50mm;ae=36.4mm;kr
=90�
l2=3~5,取l2=4mm
fMZ=
fzzn=0.05×4×373.32=74.664mm/min
所以
T=l+l1
+l2
=1.1min
f
b
Mz
工序2粗铣左端面
(A)确定切削用量
a.确定背吃刀量
粗铣时,为提高铣削效率,一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。
一个工作
行程完成,所以粗铣底面A的加工余量为1.5mm,选择背吃刀量ap=1.5mm。
b.确定进给量
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择每齿进给量fz为0.05mm/z.
c.选取切削速度
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择切削速度
Vc=70.2m/min
(2)确定铣刀的磨钝标准及耐用度
根据《机械加工工艺手册》表9.4-6,磨钝标准为0.5mm,由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180min。
(3)确定机床主轴转速n
n=1000v=1000×70.2=373.32r/min
ðd3.14×60
(B)确定时间定额
f
b
一个工位基本时间T=l+l1+l2(查表3-13)
Mz
其中l=70mm为切削加工长度;l1为刀具切入长度;l2为刀具切出长度;fMz为工作台水平进给量。
l=0.5(d−
d2−a2)+(1~3)=8.85mm
1e
其中d=50mm;ae=36.4mm;kr
=90�
l2=3~5,取l2=4mm
fMZ=
fzzn=0.05×4×373.32=74.664mm/min
所以
T=l+l1
+l2
=1.1min
f
b
Mz
工序3精铣右端面
(A)确定切削用量
a.确定背吃刀量
精铣时一般为0.1~1mm或更小,所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量,即a=0.7mm。
b.确定进给量
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择每齿进给量为0.12mm/z.
c.选取切削速度
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择切削速度。
vc=49m/min
(2)确定铣刀的磨钝标准及耐用度
根据《机械加工工艺手册》表9.4-6,取磨钝标准为0.5mm,由表9。
4-7查得刀具的耐用度T=180min。
(3)确定机床主轴转速n
n=1000v=1000×49=260.1r/min
ðd3.14×60。
(B)确定时间定额
一次走刀基本时间T
=l+l1
+l2
=0.65min=39s
b
f
Mz
其中l=70mm为切削加工长度;l1为刀具切入长度;l2为刀具切出长度;fMz为工作台水平进给量。
l=0.5(d−
d2−a2)+(1~3)=7.396mm
1e
其中d=50mm;ae=33.4mm;kr
=90�
l2=3~5,取l2=4mm
fMZ
=fzzn=0.12×4×260.1=124.8mm/min
工序4精铣左端面
(A)确定切削用量
a.确定背吃刀量
精铣时一般为0.1~1mm或更小,所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量,即a=0.7mm。
b.确定进给量
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择每齿进给量
0.08mm/z.c.选取切削速度根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72,选择切削速度vc=57.6m/min
(2)确定铣刀的磨钝标准及耐用度
根据《机械加工工艺手册》表9.4-6,取磨钝标准为0.5mm,由表9。
4-7查得刀具的耐用度T=180min。
(3)确定机床主轴转速n
n=1000v=1000×57.6=305.75r/min
ðd3.14×60
(B)确定时间定额
一次走刀基本时间T
=l+l1
+l2
=0.829min=49.73s
f
b
Mz
其中l=70mm为切削加工长度;l1为刀具切入长度;l2为刀具切出长度;fMz为工作台水平进给量。
l=0.5(d−
d2−a2)+(1~3)=7.088mm
1e
其中d=50mm;ae=32.7mm;kr
=90�
l2=3~5,取l2=4mm
fMZ
=fzzn=0.08×4×305.75=97.84mm/min
0
工序5钻φ22+0.021孔
(A)确定切削用量
a.确定背吃用量
钻孔时,为提高效率,一般选择背吃刀量等于加工余量,一个工作行程完,所以大孔时加工余量为1.8mm,选择背吃刀量ap=1.7mm
b.确定进给量和切削速度
(1)根据《机械制造技术基础课程设计》表5-69,选择进给量为f=0.5mm/r切削速度为0.5m/s.
(2)确定麻花钻的磨钝标准及耐用度
根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7取钻耐用度T=50min。
(3)确认机床主轴转速
n=60000v=60000×0.5=238.9r/min
sðd
3.14×40
(B)确定时间定额
基本时间Tb
=l+l1
+l2+l3i=0.43min=26.0s
fn
其中l=39.5mm为切削加工长度;l1为刀具切入长度;l2为刀具切出长度;f为主轴每转刀具的进给量。
l1=
asp
tankr
+(2~3)=4.29mm
其中asp
=1.7mm;kr
=40�
l2=3~5,取l2=4mm
l3取3~5,这里取l3=4mmi=1进给次数
工序5扩、铰孔工步1钻孔
(A)确定切削用量
a.确定背吃刀量
因为第一次钻孔的加工余量为7.8mm。
一次工作行程钻完,所以选择背吃刀量a=7.8mm。
b.确定进给量
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-64,(HT200硬度为硬度为
200HBS)选择进给量f为0.5mm/rc.确定切削速度
根据《机械制造技术基础课程设计》表5-66,选择切削速度Vc=0.45m/s
(2)确定麻花钻的磨钝标准及耐用度
根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。
(3)确定机床主轴转速n
n=60000v=60000×0.45=1102.4r/min
ðd3.14×7.8
(B)确定时间定额
一个工位基本时间T
=l+l1
+l2
=0.0704min≈4.2s
bfn
其中l=15mm为切削加工长度;l1为刀具切入长度;l2为刀具切出长度;f为主轴每转刀具的进给量。
l1=(D/2)cotkr+(1~2)=17mm
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